Алкалоїди й iсторiя їхнього вiдкриття
Алкалоїди й iсторiя їхнього вiдкриття
Алкалоїдами називають групу азотистих сполук, що володiють основними властивостями i зустрiчаються переважно в рослинах; алкалоїди характеризуються в бiльшостi випадкiв складною будовою i зазвичай мiстять у своїх молекулах гетероцикли. Багато алкалоїди володiють сильним фiзiологiчним дiєю: У великих дозах вони є отрута, а в малих їх часто застосовують як цiннi лiкарськi речовини.
Алкалоїди дуже широко поширенi в рослинному свiтi. Деякi сiмейства рослин особливо багатi алкалоїдами, наприклад маковi, пасльоновi та ряд iнших. У бiльшостi випадкiв алкалоїди зустрiчаються групами, причому представники такої групи часто мають схожу хiмiчну будову. У рослинах алкалоїди зазвичай зустрiчаються у виглядi солей органiчних кислот - щавлевої, яблучної, вино-кам’яної, лимонної та iн. Вiльнi алкалоїди (видiленi з солей) у зв'язку з їх основними властивостями часто називають алкалоїдами-основами.
Видiлення
При видiленнi алкалоїдiв з рослин зазвичай користуються тим, що багато солi алкалоїдiв добре розчиняються у водi, вiльнi ж алкалоїди-пiдстави погано розчиняються у водi, але добре розчиняються в спиртi, ефiрi i хлороформi. Для видiлення алкалоїдiв подрiбненi рослини безпосередньо обробляють лугами, а потiм витягають видiленi алкалоїди-пiдстави хлороформом, ефiром i iн. Існують i iншi способи. Інодi з розчинiв солей алкалоїдiв останнi для очищення видiляють шляхом осадження рiзними реактивами (см. нижче реакцiї осадження алкалоїдiв).
Загальнi властивостi алкалоїдiв
Бiльшiсть алкалоїдiв-твердi речовини, хоча iнодi зустрiчаються i рiдкi алкалоїди, наприклад нiкотин. Бiльшiсть алкалоїдiв-пiдстав важко розчиняється у водi, легко в кислотах, а також в органiчних розчинниках. Солi алкалоїдiв зазвичай добре розчиняються у водi, за винятком деяких. Існує ряд реакцiй, що носять назву алкалоїднi; за допомогою цих реакцiй можна осадити алкалоїди для їх виявлення i видiлення.
Реакцiї осадження алкалоїдiв заснованi або на освiтi нерозчинних солей алкалоїдiв, або на освiтi нерозчинних подвiйних солей.
1. Образование нерозчинних простих солей.
а) Реакцiя з танiном. При додаваннi до розчину солi алкалоїду розчину танiну випадає осад. При цiй реакцiї утворюється нерозчинна сiль алкалоїду i танiну, що має кислотнi властивостi. Реакцiя має велике практичне значення: при отруєннi алкалоїдами потерпiлому дають пити розчин танiну або просто мiцний чай, що мiстить багато дубильних речовин.
б) Реакцiя з пiкриновою кислотою. Розчини солей алкалоїдiв дають з пiкринової кислотою жовтий осад. У даному випадку сутнiсть реакцiї точно так само зводиться до утворення звичайної солi алкалоїду i пiкринової кислоти.
в) Реакцiї з фосфорно-вольфрамової i фосфорно-молiбденової кислотами призводять до випадання в осад нерозчинних солей алкалоїдiв i названих кислот.
а) Реакцiя з хлоридом ртутi (II) (сулемою) HgCl2. Алкалоїди дають нерозчиннi у водi солi HgCl2.
б) Реакцiя з розчином йоду в розчинi йодиду калiю. Зазначений реактив бере в облогу шоколадно-коричневий осад подвiйної солi алкалоїдiв.
в) Реакцiя з розчином йодиду вiсмуту в розчинi йодиду калiю (BiI3 KI) протiкає аналогiчно попередньої. Застосовуваний при цьому реактив часто називають реактивом Драгендорфа.
Реакцiї фарбування
Багато реакцiї осадження та фарбування алкалоїдiв обумовленi наявнiстю в них гетероциклiв. Так як гетероцикли мiстяться також в бiлкових речовинах, так званi алкалоїднi реакцiї неспецифiчнi для алкалоїдiв i виходять також i з бiлками.
Класифiкацiя
групи алкалоїди хiнної кори, маку та iн.
В даний час у зв'язку iз з'ясуванням будови алкалоїди частiше користуються хiмiчної класифiкацiєю. Бiльшiсть алкалоїди, що мiстять у своїх молекулах гетероцикли, дiлять на групи в залежностi вiд присутнiх гетероциклiв. Так, наприклад, розрiзняють алкалоїди групи пiридину (у цю групу входить нiкотин), алкалоїди групи хiнолiну (у цю групу входить хiнiн) i т. д. До алкалоїди часто вiдносять метлированi похiднi ксантину, наприклад теобромiн i кофеїн, як похiднi пурину. Цю групу алкалоїдiв називають алкалоїдами групи пурину.
Деякi вченi вiдносять до алкалоїдiв i iншi азотовмiснi речовини, що володiють основними властивостями i сильним фiзiологiчним дiєю, але не мiстять гетероцикли. Прикладом таких алкалоїдiв є алкалоїди групи фенiлетiламiна C6H5-CH2-CH2-NH2. Представником цiєї групи є адреналiн C6H3 (OH) 2-CH (OH)-CH2-NH (CH3).
Історiя вiдкриття алкалоїдiв
У другiй половинi 18 столiття i на початку 19 столiття при вивченнi хiмiчного складу рослин були видiленi щодо складнi похiднi гетероциклiв, що отримали згодом об'єднує назву «алкалоїди». Сам термiн був введений Мейснером в 1818 роцi: по-латинi alkali-луги, oides-подiбний, тобто. Подiбнi лугiв.
Першим з алкалоїдiв був вiдкритий морфiн, видiлений з опiю Деросном (1803), а потiм рядом iнших хiмiкiв. Деросн виявив, що видiлене їм речовина володiє сильнiшим снодiйним дiєю, нiж сам опiй. У процесi видiлення дiючого початку опiю Дерсон застосовував луг, а потiм отриману ним сiль йому нiяк не вдавалося звiльнити вiд домiшки луги, тому вiн прийшов до висновку, що знаходиться в опiумi речовина являє собою «кислу сiль». Однак ще в 1806 роцi Сертюрнер повiдомив про свої дослiдження опiю i про видiлення з якогось кристалiчного тiла, яке володiє снодiйним дiєю i в опiї утворює сiль з також видiленої Сертюрнер «меконовою» (оксiпiродiкарбоновой) кислотою. Все ж таки, на iснування рослинних пiдстав хiмiки звернули увагу лише пiсля другої роботи Сертюрнер (1817). Сертюрнер вважав, що кристалiчна речовина, видiлена Деросном, являє собою меконо-кiслий морфiй. Робiк (1817), проте, показав, що в опiумi є двi пiдстави: морфiн (назва, запропоноване Люссаком замiсть колишнього «морфiй») i наркотiн, який також був, мабуть, отриманий Деросном в 1803г. Згодом Робiк (1832) видiлив iз опiю i кодеїн. Папаверин був вiдкритий Мерком (1848), а тебаїн Тiбумерi (1835) в лабораторiї Пеллетьє. Морфiн був першим алкалоїдом, в якому був виявлений азот (Бюстi, 1822), до цього нi в морфiнi, нi в iнших алкалоїдах при аналiзi або не знаходили азоту зовсiм, або його присутнiсть приписували домiшок. У 30-х роках 19в. цi речовини були дослiдженi групою французьких хiмiкiв (особливо Кербiм), а в 50-i роки - Андерсоном, що знайшли для деяких з них правильнi емпiричнi формули.
(Грiмо, 1881). Ще важче було пiдiйти до їх синтезу. Все ж таки Пiкте вдалося в 1909г. сiнтезiровать папаверин-перший алкалоїд цiєї групи.
Систематичне дослiдження алкалоїдiв iзохiнолiнового ряду почалося в 1918 р. (Шпет).
У 1925р. Робiнсон i Галланд встановили будова морфiну, в основi якого лежить наступна iзохiнолiн-фенантренового угруповання: синтезовано вiн був в 1952 роцi (Гейтс i Тшудi).
Нiкотин. Кокаїн
У 1886р. Ладенбурге вiд -пiколiна перейшов до пропiлпiперiдiну i розщепив отриманий продукт на оптичнi iзомери шляхом кристалiзацiї його у виглядi кислого тартрату, причому правообертальнi iзомер виявився тотожним природному алкалоїди кониїн. Цей алкалоїд був вiдкритий ще в 1827 р. Гiзеке у витяжцi з болиголова (Cnium maculatum), а в 1881 р. Гофман встановив його структурну формулу i показав ставлення кониїн до пiридину i пiперидину.
Алкалоїд нiкотин, як видно з формули також належить до пiридинових або, точнiше, пiридин-пiрролiдiновой групi алкалоїдiв. Вiн був вiдкритий в тютюнi Вокленом (1809), що встановив також належнiсть нiкотину до пiдстав. Правильна структурна формула нiкотину запропонована Пiннера (1891); вона була пiдтверджена синтезом цього алкалоїду, здiйсненим Пикте (1903).
- i -пiрiдiкарбонових кiслот (пiколiновой i нiкотинової) отриманням їх при окисленнi хiнолiну та iзохiнолiну.
До алкалоїдiв пiперидин-пiрролiдiновой групи належить алкалоїд кокаїн. Пiсля декiлькох невдалих спроб видiлити його з листя коли це вдалося Нiману (1860) в лабораторiї Велера. Велер i Лоссен запропонували (1862) емпiричну формулу кокаїну С16Н20О4N, допустивши помилку тiльки у визначення числа атомiв водню (повинно бути Н21, а не Н20). Лiберман i Гiзель (1890) удосконалили спосiб отримання кокаїну з листя коли i тим вiдкрили шлях до промислового виробництва цього алкалоїду.
З продуктiв свого розкладання кокаїн був знову синтезований незалежно Мерком та Скраупом (1885). Вперше правильну структурну формулу кокаїну запропонував Вiльштеттер (1897); вiн пiдтвердив її в 1923 роцi 18-ступiнчастим синтезом цього алкалоїду.
Стрихнiн
З деяким пiдставою до похiдних iндолу з гiдрованi гетероциклом можна вiднести алкалоїд стрихнiн, тому що при його окисленнi видiляється дiнiтроiндол-дiкарбоновая кислота. Алкалоїди стрихнiн i бруцiн (дiметоксiльне похiдне стрихнiну) були видiленi Пеллетьє i Каванту (1818) з «блювотних горiшкiв» - насiння одного отруйного iндонезiйського рослини. Систематичнi структурнi дослiдження цих алкалоїдiв почалися з робiт Тафеля (з 1890р.) Та Лейкс (з 1908р.). До 1910р. вiдноситься перша робота з вивчення будови цих алкалоїдiв Перкина-молодшого i Робiнсона. У цiй роботi вже була запропонована формула стрихнiну, що мiстить шiсть циклiв. Щоправда, обидва атоми азоту у Перкина i Робiнсона виявилися помилково в одному i тому ж, притому шестичленним, циклi. Пiсля смертi Перкина в 1924р. дослiдження стрихнiну продовжував Робiнсон, який нарештi в 1945р. прийшов до правильної структурної формулою цього алкалоїду. Синтезовано стрихнiн Вудвордом в 1945р. Це був, звичайно, черговий трiумф органiчного синтезу.
Пiлокарпiн
Застосовується в медицинi алкалоїд пiлокарпiн був видiлений з рослинних речовин у 1875р. англiйським хiмiком Хардi. Будова пiлокарпiну було доведено в 1930р. Чiчiбабiна i Н. А. Преображенським, а синтез здiйснений у 1933р. Преображенським i спiвробiтниками.
Псевдопельтерiн
Кофеїн. Теобромiн. Теофiлiн
Косель ще в 80-х роках 19в. знайшов, що до складу нуклеїнових кислот входять пуриновi основи, але тiльки в 30-х роках було встановлено (Левiн i Басс), що це чотири наступних пiдстави, що iснують у виглядi окси- i (що приводяться нижче) оксоформ:
Похiдними цих пiдстав є алкалоїди.
Якщо ж не рахувати ксантину, вiдкритого Месером в 1819 р., Спочатку хiмiки познайомилися з алкалоїдами цiєї групи. Кофеїн був iзольований в 1821 р. кiлькома хiмiками, але перша публiкацiя належить Рунге. Теобромiн був видiлений з бобiв какао Воскресенським в 1840 р. гуанiн був отриманий в лабораторiї Лiбiха Унгером в 1845 р. з гуано i тому спочатку був названий «ксантинiв з гуано», гiпоксантин виявлений в селезiнцi Шерера в 1850 р., а аденiн видiлений з препаратiв пiдшлункової залози Коссель в 1885 р. У тому ж роцi Коссель вiдкрив в чайному листi i алкалоїд теофiлiн.
Величезну роль в хiмiї алкалоїдiв зiграли роботи А. М. Вишнеградського - учня А. М. Бутлерова. Особливо широко розгорнулася робота з алкалоїдiв пiсля Великої Жовтневої соцiалiстичної революцiї (дослiдження В. М. Родiонова, О. М. Орєхова, А. Г. Меньшиков, Н. А. Преображенського, Р. А. Коновалової, С.І. Канiвської та iн.). Видатна роль у цiй областi належить А. П. Орєхову i його школi.
Висновок
Серед алкалоїдiв ми знаходимо i найсильнiшi отрути (стрихнiн, бруцiн, нiкотин), i кориснi лiки (пiлокарпiн - засiб для лiкування глаукоми, атропiн - засiб для розширення зiницi, хiнiн - препарат для лiкування малярiї, папаверин - судинорозширювальний засiб, допомагає при гiпертонiї). До алкалоїдiв вiдносяться i широко застосовуються збуджуючi речовини - кофеїн, теобромiн, теофiлiн. Цiкаво, що деякi алкалоїди є протиотрутою по вiдношенню до своїх побратимiв. Так, у 1952 роцi. з одного iндiйського рослини був видiлений алкалоїд резерпiн, який дозволяє лiкувати не тiльки людей отруїлися ЛСД або iншими галюциногенами, а й хворих, що страждають на шизофренiю.
Таким чином, можна зробити висновок, що алкалоїди - вельми великий клас органiчних сполук, що надають саме рiзне дiю на органiзм людини. У цьому полягає їх важлива роль, яку вiдiграють алкалоїди в хiмiчнiй науцi в цiлому i в повсякденному життi зокрема.
Лiтература
1. Биков Г. В., Історiя органiчної хiмiї. Вiдкриття найважливiших органiчних сполук. - М.: Наука, 1978 р.
2. Пiкулiна Є. П., Історичний нарис розвитку органiчного синтезу в першiй половинi XIX ст. - М.: Наука, 1977 р.
5. Азiмов А. Коротка iсторiя хiмiї. - М.: Свiт, 1983 р.
6. Шульпин Г. Б. Ця захоплююча хiмiя. - М.: Хiмiя, 1984 р.
| 
